WO2014173825A1 - Halbleiterbauelement mit einer zwischenschicht - Google Patents

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WO2014173825A1
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layer
intermediate layer
doped
contact
semiconductor component
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PCT/EP2014/057947
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Tobias Meyer
Matthias Peter
Jürgen OFF
Alexander Walter
Tobias Gotschke
Christian LEIRER
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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    • H01L33/22—Roughened surfaces, e.g. at the interface between epitaxial layers

Definitions

  • the invention relates to an optoelectronic semiconductor component and to a method for producing, for example, such an optoelectronic semiconductor component.
  • an optoelectronic semiconductor terbauelement which comprises a gallium nitride-based, Indiumgal ⁇ liumnitrid, aluminum gallium nitride and / or Indiumalumini ⁇ umgalliumnitrid semiconductor layer sequence.
  • the semiconductor layer sequence includes a p-doped one
  • the semiconductor layer sequence comprises at least one aluminum gallium nitride-based intermediate layer.
  • the intermediate layer is located on the same side of the active zone as the n-doped layer sequence, and has a specific ⁇ fish chemical permeability to fluids with low viscosity, which is less than a specific chemical permeability of angren ⁇ collapsing of the intermediate layer regions of the semiconductor layer sequence.
  • An object to be solved is to provide a Halbleiterbauele ⁇ ment with an improved intermediate layer.
  • the intermediate layer has a lower permeability ⁇ chemicals, in particular having an improved lateral growth ⁇ intermediate layer during the deposition, whereby the density of the intermediate layer is verbes ⁇ sert. This closes or reduces holes more efficiently.
  • This advantage is also achieved by having intermediate layer ⁇ magnesium, which supports a lateral growth under ⁇ .
  • the intermediate layer is positively doped. The positive doping results from the concentration of the dopant. This can provide a pn junction in the semiconductor device, the example ⁇ , the electrical properties of the semiconductor components ments improved.
  • the intermediate layer is provided with a negative dopant and doped negative overall. As a result, a flow of current can be produced via the intermediate layer from an n-contact to the active zone.
  • the negative dopant is formed for example in the form of silicon and / or germanium.
  • the negative dopant may GR tendonss have 1% of the concentration of the dopant on ⁇ positive. Due to the increased activity of the negative dopant, especially against magnesium, these Kon ⁇ concentration ranging from the intermediate ⁇ layer for a negative conductance.
  • a second intermediate layer is arranged at a distance from the intermediate layer.
  • the ers ⁇ te and the second intermediate layer are spaced from each other via a contact ⁇ layer.
  • the second intermediate layer may be formed in a manner analogous to the first intermediate layer.
  • the conductivities of the first and second interlayer may differ.
  • the second intermediate layer can be negatively doped and the first intermediate layer can be positively doped.
  • the first and second intermediate layers may also be equally doped or undoped.
  • an electrical contact with the contact layer is electrically connected, which is arranged between the two intermediate layers. In this way, an electrically conductive connection can be made from an electrical contact to the n-side of the active zone.
  • a via is provided, which is guided through the p-layer and the active zone to the n-side of the semiconductor device, in particular to the contact ⁇ layer.
  • the intermediate layer is arranged between a radiation side of the semiconductor component and the active zone.
  • the magnesium doping has a concentration in the range of 5 ⁇ 10 18 per cubic centimeter to 1 ⁇ 10 21 per cubic centimeter. In this way, during the production of the intermediate layer, a good lateral growth is achieved and thereby cracks of the openings of the layer, on which the intermediate layer is deposited, are well closed.
  • the interlayer has a high impermeability to liquid chemicals, especially liquids with a low viscosity.
  • the intermediate layer thus has a smaller chemical permeability than a further adjacent to the intermediate layer
  • the intermediate layer to nitric acid is impermeable as a layer adjacent to the intermediate layer of the semiconducting layer ⁇ terbauelements.
  • the intermediate layer ensures that during the processing of the semiconductor device hardly or less liquid chemi ⁇ lien can penetrate into the semiconductor device.
  • the n-doped layer on which or in which the intermediate is formed ⁇ layer for example, as AlGaN,
  • the n-doped layer may have multiple layers.
  • the intermediate layer has the advantage that, in particular in the formation of electrical through-contacts, the yield is increased.
  • the intermediate layer may be disposed between an electrical contact and the active zone in a current flow.
  • the intermediate layer is negatively doped has ever ⁇ but still on magnesium.
  • FIGS. 1 to 3 process steps of a method for depositing the intermediate layer
  • FIG. 4 shows a first basic structure of a semiconductor component
  • FIG. 6 shows a further embodiment of a semiconductor component
  • 7 shows a further embodiment of a Halbleiterbauele ⁇ member
  • FIG. 8 shows a further embodiment of a semiconductor component
  • FIG. 9 shows a second basic structure
  • FIG. 10 shows a further embodiment of a semiconductor component.
  • FIGS. 1 to 3 schematically show essential steps for producing an intermediate layer.
  • a first layer is brought to 2 ⁇ on a support.
  • the carrier 1 is formed, for example, be made of sapphire ⁇ . Instead of sapphire other materials can be used.
  • the first layer 2 provides a nitridba ⁇ galvanizing layer is comprising, for example, gallium nitride, Indi ⁇ umgalliumnitrid, aluminum gallium nitride and / or Indiumalumi ⁇ niumgalliumnitrid, in particular as gallium nitride layer ⁇ , Indiumgalliumnitrid für, aluminum gallium nitride layer and / or Indiumaluminiumgalliumnitridtechnik out ⁇ forms is.
  • the first layer 2 can for example be grown epitak ⁇ table, for example by means of an MOVPE method.
  • holes 3 can form, which are negative for the further process control. In the illustrated embodiment, only one hole 3 is shown. In fact, a plurality of holes, cracks, Aus ⁇ recesses, etc. may be formed in the first layer 2, which extend to the surface or close to the surface.
  • an intermediate layer 4 is applied to the first layer 2.
  • the intermediate layer 4 is in the form of ner formed on Al x Ga x N based intermediate layer, where ⁇ x can assume values of between greater than 0 and 1 at the concentration of aluminum.
  • the intermediate layer 4 is provided with magnesium, which supports a lateral growth. By magnesium, the lateral growth of the intermediate layer 4 is supported, so that the hole 3 barely and preferably not further in the intermediate layer 4 continues ⁇ continues.
  • the intermediate layer 4 has, adjacent to the first layer 2, a homogeneous, dense and substantially defect-free surface structure.
  • a second layer 5 is applied to the intermediate layer 4. The second layer 5 may be formed in accordance with the first layer 2 ⁇ .
  • the intermediate layer 4 may be negatively doped, in particular with silicon or germanium. Depending on the selected concentration of the dopant (s), the intermediate layer 4 is substantially undoped, positively doped or negatively doped.
  • the first layer 2, the intermediate layer 4 and the second layer 5 can be an n-side of an optoelectronic semiconductor ⁇ -conductor device, which adjoins an active zone at ⁇ .
  • the active zone is used to generate electromagnetic radiation ⁇ shear.
  • a p-layer is formed for contacting the active zone.
  • FIG. 4 shows a first basic structure of a semiconductor component, which has a carrier 1 on which a first component 1
  • Layer 2 is applied. On the first layer 2, an intermediate layer 4 is applied. On the intermediate layer 4 is a second layer 5 applied.
  • the first layer 2 ent ⁇ speaks for example, the first layer 2 of Figure 3.
  • the intermediate layer 4 corresponds to, for example, the intermediate layer ⁇ 4 of Figure 3.
  • the second layer 5 corresponds to, for example, the second layer 5 of FIG. 3
  • an active zone 6 is applied on the second layer 5, an active zone 6 is applied.
  • the active zone 6 is designed to generate electromagnetic radiation.
  • the active zone can, for example, have a quantum well structure of any dimensionality, preferably several quantum well structures.
  • ultraviolet radiation, blue or green light is generated.
  • a p-doped layer 7 is introduced ⁇ .
  • the p-doped layer 7 is for example based on gallium nitride, indium gallium nitride, aluminum gallium nitride and / or indium aluminum gallium nitride, or is particularly useful as gallium nitride, Indiumgalliumnitrid-, Aluminiumgallium ⁇ nitride and / or Indiumaluminiumgalliumnitrid rappel out ⁇ forms.
  • a first semiconductor device By removing the carrier 1 and by roughening 11, the side of the first layer 2 facing the carrier 1, applying a first electrical contact 8, applying a mirror layer 10 to the p-doped layer 7 and applying it can be obtained from the basic structure of FIG a second electrical contact 9 on the mirror layer 10, a first semiconductor device can be obtained, as in
  • the mirror layer 10 for example from a Sil ⁇ be formed Berschneider layer and in or be formed adjacent to the second electrical contact.
  • the carrier 1 is removed, for example, with a laser lift-off method.
  • the roughening 11 is produced via an etching process.
  • the intermediate layer 4 is not mechanically severed.
  • the roughening 11 is formed on the first layer 2 opposite to the intermediate layer 4.
  • liquid chemicals such. B. KOH used.
  • the penetration of the liquid chemicals into the second layer 5 is safely and reliably prevented by the intermediate layer 4.
  • the roughening 11 improves from ⁇ coupling of the electromagnetic radiation and is arranged on the side through which the semiconductor component is formed as an LED, emits radiation.
  • FIG. 6 shows a further embodiment, which was produced on the basis of the basic structure of FIG.
  • the carrier 1 was removed and then provided the free side of the first layer 2 with a roughening 11.
  • a mirror layer 10 and a second electrical contact 9 was applied to the p-layer 7.
  • the mirror layer 10, the second electrical contact 9, the p-layer 7, the active zone 5 adjacent to the second layer 5 were provided with an opening 13.
  • an insulating layer 12 is applied on the side walls of the opening 13 and on the top of the second electrical contact 9, an insulating layer 12 is applied.
  • the insulating layer 12 may, for example, be formed of a transparent material such as silicon dioxide or silicon nitride.
  • a first electrical contact 8 is inserted adjacent ⁇ placed on the insulating layer 12 and into the opening 13 to the second layer. 5
  • the current flow for operating the active zone 6 is not conducted via the intermediate layer 4.
  • the intermediate layer 4 can be negatively doped, but also undoped or positively doped although the intermediate layer 4 is formed in the n-type second layer 5.
  • the intermediate layer 4 for example, a Magnesiumkon- concentration between 5 x 10 18 per cm 3 to 5 x 10 20 per cm 3 to 5 x ⁇ particular 10 19 per cm 3.
  • the intermediate layer 4 may, for example, have a thickness between 15 nm and 250 nm.
  • the aluminum concentration can have the value x, which is between 0.03 and 0.5.
  • Figure 7 shows a further embodiment of a semiconducting ⁇ terbauelements which has been prepared starting from the basic structure of FIG. 4 In this embodiment, the carrier 1 was not removed. There were parts of the p-doped
  • the intermediate layer 4 may be undoped, positively doped or, for example, negatively doped with silicon or germanium.
  • FIG. 8 shows a further embodiment, which is shown in FIG.
  • FIG. 9 shows a further basic structure, which substantially corresponds to the basic structure of FIG.
  • a second intermediate layer 14 is provided, which is likewise formed in the n-doped layer sequence.
  • the second intermediate layer 14 is characterized by a negatively doped contact layer 15 from the interim ⁇ rule layer 4 spaced apart.
  • the second layer 5 is arranged between the second intermediate layer 14 and the active zone 6.
  • the intermediate layer 4 and the second intermediate layer 14 nen be identical, for example, explained in Figure 4 as the basis of the Fi gur ⁇ 3 or on the embodiment chosen.
  • the contact layer 15 is, for example TERIAL as the first layer 2 and second layer 5 made of the same ma- formed from ⁇ .
  • the contact layer 15 may have an increased negative doping.
  • the doping of the contact layer 15 may be in the range between 1 ⁇ 10 18 / cm 3 and 1 ⁇ 10 22 / cm 3 .
  • the negative doping of the second contact ⁇ layer 15 may be higher than the negative doping of the second layer. 5
  • the intermediate layer 4 may negatively doped, undoped or positive do ⁇ advantage.
  • the second intermediate layer 14 is negatively doped and has magnesium.
  • the second intermediate layer 14 may be formed without Magne ⁇ sium.
  • the protection of the negatively doped layers 15, 5 against chemicals is realized only by the intermediate layer 4.
  • the second intermediate layer 14 can, for example, be used as an endpoint detection for a via etching.
  • a mass spectrometer is used, which detects the occurrence of AI when etching the opening 13.
  • FIG. 10 shows an example of a semiconductor device constructed on the basic structure of FIG. The carrier 1 was removed and the exposed side of the first layer 2 roughened.
  • a second electrical contact 9, and preferably a mirror layer 10 was applied to the p-doped layer 7.
  • an opening 13 was introduced through the second electrical contact 9, the mirror layer 10, the p-doped layer 7, the active zone 6, the second layer 5 and the second intermediate layer 14 to the contact layer 15.
  • the mixture was then applied to the soflä ⁇ surfaces of the opening 13 and on top of the mirror layer 10 and the second electrical contact 9, an insulation layer ⁇ 12th
  • a first electrical contact 8 has been placed adjacent the opening 13 to the contact layer 15 to the insulation layer ⁇ 12th
  • the intermediate layer 4 is not divided and has at ⁇ play, a doping with magnesium in the range of 5 x 10 19 per cm 3.
  • the proportion x of gallium lattice sites occupied by aluminum atoms may be between 0.03 and 0.2, or between 0.03 and 0, inclusive. 5, preferably between 0.07 and 0.13, for example, have a value in the range of 0.1.
  • the intermediate layer 4 and / or the second intermediate layer 14 may have a thickness of between 5 nm and 50 nm inclusive or including 15 nm and 200 nm, in particular between 25 nm and 100 nm inclusive.
  • the semiconductor layers of the semiconductor device are we ⁇ antecedents partially, in particular all epitaxially growing ⁇ sen.
  • the thickness of the intermediate layer 4 and / or the second intermediate layer 14 is preferably between 15 nm and 500 nm, in particular between 25 nm and 150 nm.
  • the intermediate layers 4, 14 are based on aluminum gallium nitride, for example a proportion of 3% to 20%. , in particular about 10% of
  • Gallium lattice sites compared to pure gallium nitride is occupied by aluminum atoms.
  • the intermediate layer 4 may in the examples of Figures 5, 6 and 10, wherein de ⁇ NEN the intermediate layer 4 is formed adjacent to the roughened region 11 from ⁇ , by an appropriate etching the intermediate ⁇ layer 4 also completely be removed. In these off ⁇ guides the roughening 11 is formed on the second layer 5 or of the contact layer 15 °.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein optoelektronisches Halbleiterbauelement mit einer Schichtenfolge mit einer p-dotierten Schicht, mit einer n-dotierten Schicht und mit einer zwischen der n-dotierten Schicht und der p-dotierten Schicht angeordneten aktiven Zone zum Erzeugen einer elektromagnetischen Strahlung, wobei die n-dotierte Schicht wenigstens GaN aufweist, wobei in der n-dotierten Schicht eine Zwischenschicht angeordnet ist, wobei die Zwischenschicht AlxGa1-xN aufweist, wobei 0<x≤1 ist, und wobei die Zwischenschicht Magnesium aufweist.

Description

Beschreibung
Halbleiterbauelement mit einer Zwischenschicht Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Halbleiterbau¬ element und ein Verfahren zur Herstellung zum Beispiel eines solchen optoelektronischen Halbleiterbauelements.
Aus DE 10 2009 060 749 AI ist ein optoelektronisches Halblei- terbauelement bekannt, das eine auf Galliumnitrid, Indiumgal¬ liumnitrid, Aluminiumgalliumnitrid und/oder Indiumalumini¬ umgalliumnitrid basierende Halbleiterschichtenfolge aufweist. Die Halbleiterschichtenfolge beinhaltet eine p-dotierte
Schichtenfolge, eine n-dotierte Schichtenfolge und eine akti- ve Zone zur Erzeugung von Lichtstrahlung, die sich zwischen der p-dotierten und der n-dotierten Schichtenfolge befindet. Weiterhin umfasst die Halbleiterschichtenfolge zumindest eine auf Aluminiumgalliumnitrid basierende Zwischenschicht. Die Zwischenschicht befindet sich an derselben Seite der aktiven Zone wie die n-dotierte Schichtenfolge und weist eine spezi¬ fische Chemikaliendurchlässigkeit gegenüber Flüssigkeiten mit kleiner Viskosität auf, die geringer ist als eine spezifische Chemikaliendurchlässigkeit von an die Zwischenschicht angren¬ zenden Bereichen der Halbleiterschichtenfolge.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Halbleiterbauele¬ ment mit einer verbesserten Zwischenschicht bereitzustellen.
Ein Vorteil des beschriebenen Halbleiterbauelements besteht darin, dass die Zwischenschicht eine geringere Chemikalien¬ durchlässigkeit aufweist, wobei insbesondere die Zwischen¬ schicht beim Abscheiden ein verbessertes laterales Wachstum aufweist, wodurch die Dichtigkeit der Zwischenschicht verbes¬ sert wird. Dadurch werden Löcher effizienter geschlossen bzw. verkleinert. Dieser Vorteil wird auch dadurch erreicht, dass die Zwischen¬ schicht Magnesium aufweist, das ein laterales Wachstum unter¬ stützt . In einer weiteren Ausführungsform ist die Zwischenschicht positiv dotiert. Die positive Dotierung ergibt sich aus der Konzentration des Dotierstoffes. Dadurch kann ein pn-Übergang im Halbleiterbauelement bereitgestellt werden, der beispiels¬ weise die elektrischen Eigenschaften des Halbleiterbauele- ments verbessert.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Zwischenschicht mit einem negativen Dotierstoff versehen und insgesamt negativ dotiert. Dadurch kann ein Stromfluss über die Zwischenschicht von einem n-Kontakt zur aktiven Zone hergestellt werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist der negative Dotierstoff beispielsweise in Form von Silizium und/oder Germanium ausgebildet. Vorzugsweise kann der negative Dotierstoff we- nigstens 1% der Konzentration des positiven Dotierstoffs auf¬ weisen. Aufgrund der erhöhten Aktivität des negativen Dotierstoffs, insbesondere gegenüber Magnesium, reicht diese Kon¬ zentration für eine negative Leitfähigkeit der Zwischen¬ schicht aus.
In einer weiteren Ausführungsform ist beabstandet zur Zwischenschicht eine zweite Zwischenschicht angeordnet. Die ers¬ te und die zweite Zwischenschicht sind über eine Kontakt¬ schicht voneinander beabstandet. Die zweite Zwischenschicht kann in analoger Weise zur ersten Zwischenschicht ausgebildet sein. Beispielsweise können sich jedoch die Leitfähigkeiten der ersten und der zweiten Zwischenschicht unterscheiden. Insbesondere kann die zweite Zwischenschicht negativ dotiert sein und die erste Zwischenschicht positiv dotiert sein. Ab- hängig von der gewählten Ausführungsform können die erste und die zweite Zwischenschicht auch gleich dotiert oder undotiert sein . In einer weiteren Ausführungsform ist ein elektrischer Kontakt mit der Kontaktschicht elektrisch leitend verbunden, die zwischen den zwei Zwischenschichten angeordnet ist. Auf diese Weise kann eine elektrisch leitende Verbindung von einem elektrischen Kontakt zur n-Seite der aktiven Zone hergestellt werden .
In einer weiteren Ausführungsform ist eine Durchkontaktierung vorgesehen, die durch die p-Schicht und die aktive Zone zur n-Seite des Halbleiterbauelements, insbesondere zur Kontakt¬ schicht geführt ist. Somit kann ein kompakter Aufbau des Halbleiterbauelements erreicht werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Zwischenschicht zwischen einer Abstrahlseite des Halbleiterbauelements und der aktiven Zone angeordnet.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Magnesiumdotierung eine Konzentration im Bereich von 5 x 1018 pro Kubikzen- timeter bis 1 x 1021 pro Kubikzentimeter auf. Auf diese Weise wird beim Herstellen der Zwischenschicht ein gutes laterales Wachstum erreicht und dadurch werden Risse der Öffnungen der Schicht, auf der die Zwischenschicht abgeschieden wird, gut geschlossen .
Damit weist die Zwischenschicht eine hohe Undurchlässigkeit gegenüber flüssigen Chemikalien, insbesondere gegenüber Flüssigkeiten mit einer kleinen Viskosität auf. Die Zwischenschicht weist somit eine kleinere Chemikaliendurchlässigkeit auf als eine an die Zwischenschicht angrenzende weitere
Schicht des Halbleiterbauelements. Beispielsweise ist die Zwischenschicht gegenüber Salpetersäure undurchlässiger als eine an die Zwischenschicht angrenzende Schicht des Halblei¬ terbauelements .
Dadurch werden eine höhere Ausbeute bei der Fertigung und ei¬ ne höhere Zuverlässigkeit der Halbleiterbauelemente erreicht. Die Zwischenschicht sorgt dafür, dass bei der Prozessierung des Halbleiterbauelements kaum oder weniger flüssige Chemika¬ lien in das Halbleiterbauelement eindringen können. Die n-dotierte Schicht, auf der oder in der die Zwischen¬ schicht ausgebildet ist, kann beispielsweise als AlGaN,
InGaN, AlInGaN und/oder als GaN-Schicht ausgebildet sein. Insbesondere kann die n-dotierte Schicht mehrere Schichten aufweisen. Zudem weist die Zwischenschicht den Vorteil auf, dass insbesondere bei der Ausbildung von elektrischen Durch- kontaktierungen die Ausbeute erhöht wird.
Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die Zwischenschicht zwischen einem elektrischen Kontakt und der aktiven Zone in einem Stromfluss angeordnet sein. In dieser Ausführungsform ist die Zwischenschicht negativ dotiert, weist je¬ doch trotzdem Magnesium auf.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden, wobei
Figuren 1 bis 3 Prozessschritte eines Verfahrens zur Abschei- dung der Zwischenschicht;
Figur 4 eine erste Grundstruktur eines Halbleiterbauelements;
Figur 5 eine erste Ausführungsform eines Halbleiterbauele¬ ments;
Figur 6 eine weitere Ausführungsform eines Halbleiterbauele- ments; Figur 7 eine weitere Ausführungsform eines Halbleiterbauele¬ ments;
Figur 8 eine weitere Ausführungsform eines Halbleiterbauele- ments;
Figur 9 eine zweite Grundstruktur; und
Figur 10 eine weitere Ausführungsform eines Halbleiterbauele- ments darstellen .
Die Figuren 1 bis 3 zeigen schematisch wesentliche Schritte zur Herstellung einer Zwischenschicht.
Bei Figur 1 wird auf einen Träger 1 eine erste Schicht 2 auf¬ gebracht. Der Träger 1 ist beispielsweise aus Saphir ausge¬ bildet. Anstelle von Saphir können auch andere Materialien verwendet werden. Die erste Schicht 2 stellt eine nitridba¬ sierte Schicht dar, die beispielsweise Galliumnitrid, Indi¬ umgalliumnitrid, Aluminiumgalliumnitrid und/oder Indiumalumi¬ niumgalliumnitrid aufweist, insbesondere als Galliumnitrid¬ schicht, Indiumgalliumnitridschicht, Aluminiumgalliumnitrid- schicht und/oder Indiumaluminiumgalliumnitridschicht ausge¬ bildet ist. Die erste Schicht 2 kann beispielsweise epitak¬ tisch aufgewachsen werden, beispielsweise mit Hilfe eines MOVPE-Verfahrens . In der ersten Schicht 2 können sich Löcher 3 ausbilden, die negativ für die weitere Prozessführung sind. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist nur ein Loch 3 dargestellt. Tatsächlich können mehrere Löcher, Risse, Aus¬ nehmungen usw. in der ersten Schicht 2 ausgebildet sein, die bis zur Oberfläche oder nahe an die Oberfläche reichen. Anschließend wird in einem weiteren Verfahrensschritt, der in Figur 2 dargestellt ist, eine Zwischenschicht 4 auf die erste Schicht 2 aufgebracht. Die Zwischenschicht 4 ist in Form ei- ner auf AlxGai-xN basierende Zwischenschicht ausgebildet, wo¬ bei die Konzentration von Aluminium Werte von x zwischen größer 0 und 1 annehmen kann. Zudem ist die Zwischenschicht 4 mit Magnesium versehen, das ein laterales Wachstum unter- stützt. Durch Magnesium wird das laterale Wachstum der Zwischenschicht 4 unterstützt, so dass das Loch 3 sich kaum und vorzugsweise gar nicht in der Zwischenschicht 4 weiter fort¬ setzt. Die Zwischenschicht 4 weist angrenzend an die erste Schicht 2 eine homogene, dichte und im Wesentlichen defekt- freie Oberflächenstruktur auf. Bei einem folgenden Verfahrensschritt, der in Figur 3 dargestellt ist, wird auf die Zwischenschicht 4 eine zweite Schicht 5 aufgebracht. Die zweite Schicht 5 kann entsprechend der ersten Schicht 2 aus¬ gebildet sein.
Zusätzlich zu Magnesium kann in der Zwischenschicht 4 noch Silizium, Germanium, Kalzium und/oder Indium vorgesehen sein. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die Zwischenschicht 4 negativ dotiert sein, insbesondere mit Silizium o- der Germanium. Abhängig von der gewählten Konzentration des oder der Dotierstoffe ist die Zwischenschicht 4 im Wesentli¬ chen undotiert, positiv dotiert oder negativ dotiert.
Die erste Schicht 2, die Zwischenschicht 4 und die zweite Schicht 5 können eine n-Seite eines optoelektronischen Halb¬ leiterbauelements darstellen, das an eine aktive Zone an¬ grenzt. Die aktive Zone dient zur Erzeugung elektromagneti¬ scher Strahlung. Gegenüberliegend zur n-Seite der aktiven Zone ist eine p-Schicht zur Kontaktierung der aktiven Zone aus- gebildet. In den folgenden Figuren werden verschiedene mögli¬ che Ausführungsformen eines Halbleiterbauelements beschrie¬ ben, wobei diese jedoch nicht abschließend sind.
Figur 4 zeigt eine erste Grundstruktur eines Halbleiterbau- elements, das einen Träger 1 aufweist, auf dem eine erste
Schicht 2 aufgebracht ist. Auf der ersten Schicht 2 ist eine Zwischenschicht 4 aufgebracht. Auf der Zwischenschicht 4 ist eine zweite Schicht 5 aufgebracht. Die erste Schicht 2 ent¬ spricht beispielsweise der ersten Schicht 2 der Figur 3. Die Zwischenschicht 4 entspricht beispielsweise der Zwischen¬ schicht 4 der Figur 3. Die zweite Schicht 5 entspricht bei- spielsweise der zweiten Schicht 5 der Figur 3.
Auf der zweiten Schicht 5 ist eine aktive Zone 6 aufgebracht. Die aktive Zone 6 ist ausgebildet, um eine elektromagnetische Strahlung zu erzeugen. Dabei kann die aktive Zone beispiels- weise eine Quantentopfstruktur beliebiger Dimensionalität aufweisen, bevorzugt mehrere Quantentopfstrukturen . Beispielsweise wird im Betrieb des Halbleiterbauelements in der aktiven Zone 6 ultraviolette Strahlung, blaues oder grünes Licht erzeugt.
Auf der aktiven Zone 6 ist eine p-dotierte Schicht 7 aufge¬ bracht. Die p-dotierte Schicht 7 basiert beispielsweise auf Galliumnitrid, Indiumgalliumnitrid, Aluminiumgalliumnitrid und/oder Indiumaluminiumgalliumnitrid, oder ist insbesondere als Galliumnitrid-, Indiumgalliumnitrid-, Aluminiumgallium¬ nitrid- und/oder Indiumaluminiumgalliumnitridschicht ausge¬ bildet .
Aus der Grundstruktur der Figur 4 kann durch Entfernen des Trägers 1 und durch Aufrauen 11 der dem Träger 1 zugewandten Seite der ersten Schicht 2, einem Aufbringen eines ersten elektrischen Kontakts 8, einem Aufbringen einer Spiegelschicht 10 auf die p-dotierte Schicht 7 und einem Aufbringen eines zweiten elektrischen Kontakts 9 auf die Spiegelschicht 10 ein erstes Halbleiterbauelement erhalten werden, wie in
Figur 5 dargestellt. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die Spiegelschicht 10 beispielsweise aus einer Sil¬ berschicht ausgebildet sein und im oder angrenzend an den zweiten elektrischen Kontakt 9 ausgebildet sein. Der Träger 1 wird beispielsweise mit einem Laser-Lift-Off-Verfahren entfernt. Zudem wird die Aufrauung 11 über einen Ätzprozess hergestellt. In der Ausführungsform der Figur 5 ist die Zwi- schenschicht 4 nicht mechanisch durchtrennt. Die Aufrauung 11 ist auf der ersten Schicht 2 gegenüberliegen zur Zwischenschicht 4 ausgebildet. Für die Entfernung des Trägers 1 und die Aufrauung 11 werden flüssige Chemikalien wie z. B. KOH verwendet. Das Eindringen der flüssigen Chemikalien in die zweite Schicht 5 wird durch die Zwischenschicht 4 sicher und zuverlässig vermieden. Die Aufrauung 11 verbessert die Aus¬ kopplung der elektromagnetischen Strahlung und ist auf der Seite angeordnet, über die das Halbleiterbauelement, das als LED ausgebildet ist, Strahlung abgibt.
Figur 6 zeigt eine weitere Ausführungsform, die aufgrund der Grundstruktur der Figur 4 hergestellt wurde. Dabei wurde der Träger 1 entfernt und anschließend die freie Seite der ersten Schicht 2 mit einer Aufrauung 11 versehen. Zudem wurde auf die p-Schicht 7 eine Spiegelschicht 10 und ein zweiter elektrischer Kontakt 9 aufgebracht. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann auch auf die Spiegelschicht 10 verzichtet werden oder die Spiegelschicht 10 und der zweite elektrische Kontakt 9 sind als eine Schicht ausgebildet. Dies trifft auch für Figur 5 zu.
Zudem wurden die Spiegelschicht 10, der zweite elektrische Kontakt 9, die p-Schicht 7, die aktive Zone 5 angrenzend bis an die zweite Schicht 5 mit einer Öffnung 13 versehen. Auf die Seitenwände der Öffnung 13 und auf die Oberseite des zweiten elektrischen Kontakts 9 wird eine Isolationsschicht 12 aufgebracht. Die Isolationsschicht 12 kann beispielsweise aus einem transparenten Material wie Siliziumdioxid oder Si- liziumnitrid geformt sein. Anschließend wird ein erster elektrischer Kontakt 8 auf die Isolationsschicht 12 und in die Öffnung 13 angrenzend an die zweite Schicht 5 einge¬ bracht. In dem Beispiel der Figur 6 ist der Stromfluss zum Betreiben der aktiven Zone 6 nicht über die Zwischenschicht 4 geführt. In dieser Ausführungsform kann die Zwischenschicht 4 negativ dotiert, aber auch undotiert bzw. positiv dotiert sein, obwohl die Zwischenschicht 4 in der n-dotierten zweiten Schicht 5 ausgebildet ist.
Die Zwischenschicht 4 weist beispielsweise eine Magnesiumkon- zentration zwischen 5 x 1018 pro cm3 bis 5 x 1020 pro cm3, ins¬ besondere 5 x 1019 pro cm3 auf.
Die Zwischenschicht 4 kann beispielsweise eine Dicke zwischen 15 nm und 250 nm aufweisen. Zudem kann die Aluminiumkonzent- ration den Wert x aufweisen, der zwischen 0,03 und 0,5 liegt.
Figur 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Halblei¬ terbauelements, das ausgehend von der Grundstruktur der Figur 4 hergestellt worden ist. In dieser Ausführungsform wurde der Träger 1 nicht entfernt. Es wurden Teile der p-dotierten
Schicht 7 und der aktiven Zone 6 entfernt. Anschließend wurde ein erster elektrischer Kontakt 8 auf die zweite Schicht 5 aufgebracht. Zudem wurde ein zweiter elektrischer Kontakt 9 auf die p-dotierte Schicht 7 aufgebracht. Die Zwischenschicht 4 kann in dieser Ausführungsform undotiert, positiv dotiert oder auch beispielsweise mit Silizium oder Germanium negativ dotiert sein.
Figur 8 zeigt eine weitere Ausführungsform, die aus der
Grundstruktur der Figur 4 hergestellt wurde. Dabei wurde im Gegensatz zur Ausbildungsform der Figur 7 zusätzlich zur p- dotierten Schicht 7 und der aktiven Zone 6 auch in einem Teilbereich die zweite Schicht 5 und die Zwischenschicht 4 abgetragen. Anschließend wurde der erste elektrische Kontakt 8 auf die erste Schicht 2 aufgebracht. Zudem wurde auf die p- dotierte Schicht 7 ein zweiter elektrischer Kontakt 9 aufge¬ bracht. In dieser Ausführungsform ist die Zwischenschicht 4 negativ leitfähig dotiert, beispielsweise durch Silizium oder Germanium. Zudem weist die Zwischenschicht 4 aber Magnesium auf. In dieser Ausführungsform wird der Strom zum Betreiben der aktiven Zone 6 durch die Zwischenschicht 4 geleitet. Figur 9 zeigt eine weitere Grundstruktur, die im Wesentlichen der Grundstruktur der Figur 4 entspricht, wobei jedoch zusätzlich zur Zwischenschicht 4 eine zweite Zwischenschicht 14 vorgesehen ist, die ebenfalls in der n-dotierten Schichten- folge ausgebildet ist. Die zweite Zwischenschicht 14 ist durch eine negativ dotierte Kontaktschicht 15 von der Zwi¬ schenschicht 4 beabstandet. Zudem ist zwischen der zweiten Zwischenschicht 14 und der aktiven Zone 6 die zweite Schicht 5 angeordnet. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kön- nen die Zwischenschicht 4 und die zweite Zwischenschicht 14 identisch ausgebildet sein, beispielsweise wie anhand der Fi¬ gur 3 bzw. Figur 4 erläutert.
Die Kontaktschicht 15 ist beispielsweise aus dem gleichen Ma- terial wie die erste Schicht 2 bzw. die zweite Schicht 5 aus¬ gebildet. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die Kontaktschicht 15 eine erhöhte negative Dotierung aufweisen. Beispielsweise kann die Dotierung der Kontaktschicht 15 im Bereich zwischen 1 x 1018/cm3 und 1 x 1022/cm3 liegen. Insbe- sondere kann die negative Dotierung der zweiten Kontakt¬ schicht 15 höher sein als die negative Dotierung der zweiten Schicht 5.
Weiterhin kann in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Zwischenschicht 4 negativ dotiert, undotiert oder positiv do¬ tiert sein. Die zweite Zwischenschicht 14 ist negativ dotiert und weist Magnesium auf. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die zweite Zwischenschicht 14 auch ohne Magne¬ sium ausgebildete sein. In dieser Ausführungsform wird der Schutz der negativ dotierten Schichten 15, 5 gegen Chemikalien nur durch die Zwischenschicht 4 realisiert. Bei dieser Ausführungsform kann die zweite Zwischenschicht 14 beispiels¬ weise als Endpunktdetektion für eine Via-Ätzung verwendet werden. Dazu wird ein Massenspektrometer verwendet, das beim Ätzen der Öffnung 13 das Auftreten von AI erkennt. Figur 10 zeigt ein Beispiel für ein Halbleiterbauelement, das auf der Grundstruktur der Figur 4 aufgebaut wurde. Dabei wurde der Träger 1 entfernt und die freigelegte Seite der ersten Schicht 2 aufgeraut. Zudem wurde ein zweiter elektrischer Kontakt 9 und vorzugsweise eine Spiegelschicht 10, auf die p- dotierte Schicht 7 aufgebracht. Zudem wurde eine Öffnung 13 durch den zweiten elektrischen Kontakt 9, die Spiegelschicht 10, die p-dotierte Schicht 7, die aktive Zone 6, die zweite Schicht 5 und die zweite Zwischenschicht 14 bis zur Kontakt- schicht 15 eingebracht. Anschließend wurde auf die Seitenflä¬ chen der Öffnung 13 und auf die Oberseite der Spiegelschicht 10 und des zweiten elektrischen Kontakts 9 eine Isolations¬ schicht 12 aufgebracht. Daraufhin wurde auf die Isolations¬ schicht 12 ein erster elektrischer Kontakt 8 angrenzend bis zur Kontaktschicht 15 in die Öffnung 13 eingebracht.
Die Zwischenschicht 4 ist nicht durchtrennt und weist bei¬ spielsweise eine Dotierung mit Magnesium im Bereich von 5 x 1019 pro cm3 auf.
Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann in der Zwischenschicht 4 und/oder in der zweiten Zwischenschicht 14 der Anteil x der Galliumgitterplätze, der durch Aluminiumatome eingenommen wird, einen Wert zwischen einschließlich 0,03 und 0,2 oder zwischen einschließlich 0,03 und 0,5, bevorzugt zwischen einschließlich 0,07 und 0,13, beispielsweise einen Wert im Bereich von 0,1 aufweisen.
Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die Zwischen- schicht 4 und/oder die zweite Zwischenschicht 14 eine Dicke zwischen einschließlich 5 nm und 50 nm oder einschließlich 15 nm und 200 nm, insbesondere zwischen einschließlich 25 nm und 100 nm aufweisen. Die Halbleiterschichten des Halbleiterbauelements sind we¬ nigstens teilweise, insbesondere alle epitaktisch aufgewach¬ sen . Die Dicke der Zwischenschicht 4 und/oder der zweiten Zwischenschicht 14 liegt bevorzugt zwischen 15 nm und 500 nm, insbesondere zwischen 25 nm und 150 nm. Die Zwischenschichten 4, 14 basieren auf Aluminiumgalliumnitrid, wobei beispiels- weise ein Anteil von 3% bis 20%, insbesondere ca. 10% der
Galliumgitterplätze im Vergleich zu reinem Galliumnitrid mit Aluminiumatomen besetzt ist.
Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die Zwischen- schicht 4 bei den Beispielen der Figuren 5, 6 und 10, bei de¬ nen die Zwischenschicht 4 angrenzend an der Aufrauung 11 aus¬ gebildet ist, durch eine entsprechende Ätzung die Zwischen¬ schicht 4 auch vollständig entfernt werden. Bei diesen Aus¬ führungen ist die Aufrauung 11 an der zweiten Schicht 5 bzw. von der Kontaktschicht 15 ausgebildet.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge- schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102013104192.2, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Bezugs zeichenliste
1 Träger
2 erste Schicht
3 Loch
4 Zwischenschicht
5 zweite Schicht
6 aktive Zone
7 p-dotierte Schicht
8 erster elektrischer Kontakt
9 zweiter elektrischer Kontakt
10 Spiegelschicht
11 Aufrauung
12 Isolationsschicht
13 Öffnung
14 zweite Zwischenschicht
15 Kontaktschicht

Claims

Patentansprüche
Optoelektronisches Halbleiterbauelement mit einer Schich¬ tenfolge mit einer p-dotierten Schicht (7), mit einer n- dotierten Schicht (2, 5) und mit einer zwischen der n- dotierten Schicht (2, 5) und der p-dotierten Schicht (7) angeordneten aktiven Zone (6) zum Erzeugen einer elektromagnetischen Strahlung, wobei die n-dotierte Schicht (2, 5) wenigstens GaN aufweist, wobei in der n-dotierten Schicht (2, 5) eine Zwischenschicht (4) angeordnet ist, wobei die Zwischenschicht AlxGai-xN aufweist, wobei CKx^l ist, und wobei die Zwischenschicht Magnesium aufweist.
Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei die Zwischen¬ schicht (4) positiv dotiert ist und die Konzentration von Magnesium im Bereich von 5 x 1018/cm3 bis 1 x 1021/cm3 liegt .
Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei die Zwischen¬ schicht
(4) einen negativen Dotierstoff aufweist.
Halbleiterbauelement nach Anspruch 3, wobei der negative Dotierstoff Silizium oder Germanium ist, und vorzugsweise wenigstens 1% der Konzentration von Magnesium aufweist.
Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in der n-dotierten Schicht (2,
5) eine zweite Zwischenschicht (14) beabstandet durch eine Kon¬ taktschicht (15) von der Zwischenschicht (4) vorgesehen ist, wobei die zweite Zwischenschicht (14) eine AlxGai-xN Schicht aufweist, wobei CKx^l und mit Silizium negativ dotiert ist, wobei die Kontaktschicht (15) mit einem n- Kontakt (8) verbunden ist.
6. Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein n-Kontakt in Form einer Durchkontak- tierung (13) durch die p-Schicht (7) und die aktive Zone (6) zu einer Kontaktschicht (15) geführt ist, und wobei die Kontaktschicht (15) zwischen der aktiven Zone (6) und der Zwischenschicht (4) angeordnet ist.
7. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Zwischenschicht (4, 15) entlang eines Strom¬ flusses zwischen einem p-Kontakt (9) und einem n-Kontakt (8) angeordnet ist.
8. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und 7, wobei die Zwischenschicht (4, 15) zwischen einer Ab¬ strahlseite (2, 11) und der aktiven Zone (6) angeordnet ist .
9. Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Konzentration von Magnesium im Bereich von 5 x 1018/cm3 bis 1 x 1021/cm3 liegt.
10. Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden An- Sprüche, wobei die Zwischenschicht (4) positiv dotiert ist .
11. Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zwischenschicht (4) negativ dotiert ist.
12. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelementes ge¬ mäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine
Schichtenfolge mit einer p-dotierten Schicht, mit einer n-dotierten Schicht und mit einer zwischen der n- dotierten Schicht und der p-dotierten Schicht angeordne¬ ten aktiven Zone zum Erzeugen einer elektromagnetischen Strahlung hergestellt wird, wobei die n-dotierte Schicht wenigstens GaN aufweist, wobei in der n-dotierten Schicht eine Zwischenschicht ausgebildet wird, wobei die Zwi¬ schenschicht AlxGai-xN aufweist, wobei 0<x^l ist, und wo¬ bei die Zwischenschicht Magnesium aufweist.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Zwischenschicht ne¬ gativ dotiert wird, wobei insbesondere als negativer Do¬ tierstoff Silizium oder Germanium verwendet wird, wobei der negative Dotierstoff vorzugsweise wenigstens 1% der Konzentration von Magnesium aufweist.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, wobei in der n-dotierten Schicht eine zweite Zwischenschicht beab¬ standet durch eine Kontaktschicht von der Zwischenschicht ausgebildet wird, wobei die zweite Zwischenschicht eine AlxGai-xN Schicht aufweist und negativ dotiert ist, und wobei die Kontaktschicht mit einem n-Kontakt verbunden wird .
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei der n-Kontakt in Form einer Durchkontaktierung durch die p- Schicht und die aktive Zone zur Kontaktschicht geführt wird .
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei die Konzentration von Magnesium im Bereich von 5 x 1018/cm3 bis 1 x 1021/cm3 liegt.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei die Zwischenschicht wieder entfernt wird, insbesondere durch einen Ätzvorgang.
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